KR101777382B1 - Controlling method and apparatus of underwater vehicle's posture - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수중 이동체의 자세 제어 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 일정 속도 이하의 이동 속도를 갖는 수중 이동체의 현재 자세에 따라 3차원적으로 수중 이동체의 자세 제어를 수행하기 위한 자세 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and an apparatus for controlling an attitude of an underwater vehicle in three dimensions according to a current attitude of the underwater vehicle, ≪ / RTI >
잠수정 등을 비롯한 원통형 수중 이동체는 해류나 파도 등으로 인해 수중에서 자세가 변화하게 된다. 따라서 수중 이동체가 목표된 지점으로 올바르게 진행하기 위해서는 이동체의 자세를 제어할 필요가 있다. The submersibles and other cylindrical submersibles move in the water due to ocean currents and waves. Therefore, it is necessary to control the posture of the moving object in order for the underwater vehicle to proceed to the desired point correctly.
일반적으로 수중 이동체는 추진력을 가지고 이동하고 있는 동안에는 방향타를 이용하여 운동 방향과 자세를 제어한다. 그러나, 일정 속도 이하의 저속으로 이동하거나 정지하고 있는 경우에는 해류나 파도 등으로 인하여 방향타만을 이용하여 수중에서 일정한 자세를 유지하기 어려운 상태가 된다. Generally, underwater vehicles move with propulsive force while controlling movement direction and attitude using rudder. However, when moving at a low speed of less than a predetermined speed or stopping, it is difficult to maintain a constant attitude in water by using only a rudder due to currents or waves.
따라서 정지 상태나 수상으로 부유한 상태의 수중 이동체의 경우 그 목적(통신, 계측 등)에 따라 일정한 자세를 유지하기 위한 필요성이 대두되었다. Therefore, in the case of underwater mobile bodies suspended or floated with water, there has been a need to maintain a constant attitude according to the purpose (communication, measurement, etc.).
본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 일정현재 속도 이하의 저속이나 정지 상태의 수중 이동체의 3차원 자세 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned needs, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for three-dimensional attitude control of a low-speed or stationary underwater vehicle below a constant current speed.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체의 자세 제어 장치는 적어도 하나의 센서를 구비하여 상기 수중 이동체의 자세를 감지하는 센서부, 상기 센서부가 감지한 신호를 분석하여 상기 수중 이동체의 자세를 판정하고, 상기 판정된 자세에 따라 상기 수중 이동체의 자세 정보를 생성하는 자세 판정부, 상기 수중 이동체에 작용하는 수압을 측정하는 수압 측정부, 상기 수중 이동체의 자세 제어를 위한 추진제가 저장된 추진체 저장부, 상기 추진제 저장부에 저장된 추진제의 압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 수중 이동체의 후단에 설치되어 추진제의 분사 방향 및 분사량을 제어하여 상기 수중 이동체의 자세를 조절하는 추진제 분사부, 상기 생성된 자세 정보에 따라 상기 수중 이동체의 자세 제어가 필요하다면, 상기 자세 정보, 상기 측정된 수압, 상기 측정된 추진제의 압력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수중 이동체의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하고, 상기 자세 제어 신호는 상기 추진제 분사부에서 분사하는 추진제의 분사 방향과 분사량을 제어함을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling an orientation of a moving object in an underwater vehicle, the apparatus comprising: a sensor unit having at least one sensor for sensing a posture of the moving object; An attitude determination section for determining the attitude of the underwater vehicle and generating the attitude information of the underwater vehicle according to the determined attitude, a water pressure measuring section for measuring the water pressure acting on the underwater vehicle, A propellant spraying unit for spraying the propellant sprayed in the propellant storage unit to control a spraying direction of the propellant and an injection amount of the propellant to adjust a posture of the moving object, , And if it is necessary to control the attitude of the underwater vehicle according to the generated attitude information, And a controller for generating an attitude control signal for controlling the attitude of the underwater vehicle using at least one of the three information, the measured water pressure, and the measured pressure of the propellant, wherein the attitude control signal And the injection direction and the injection amount of the propellant to be injected are controlled.
그리고, 상기 추진제 분사부는, 상기 추진제 저장부의 좌우측면에 각각 장착되는 제1 분사부와 제2분사부를 포함하며, 상기 제1분사부는, 상기 추진체 저장부의 좌측면에 연통되는 적어도 3개의 제1 배관들과, 상기 제1 배관들에 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 추진제의 양을 조절하는 적어도 3개의 제1 밸브들과, 상기 제1 밸브들에 각각 연결되어 상기 이동체를 롤, 요, 피치 방향으로 이동하기 위해 상기 추진제를 배출하도록 구성된 적어도 3개의 제1 분사관들을 포함하며, 상기 제2분사부는, 상기 추진제 저장부의 우측면에 연통되는 적어도 3개의 제2 배관들과, 상기 제2 배관들에 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 추진제의 양을 조절하는 적어도 3개의 제2 밸브들과, 상기 제2밸브들에 각각 연결되어 상기 이동체를 롤, 요, 피치 방향으로 이동하기 위해 상기 추진제를 배출하도록 구성된 적어도 3개의 제2 분사관들을 포함한다. The propellant injecting unit includes a first injecting unit and a second injecting unit mounted on the left and right sides of the propellant storage unit, respectively, and the first injecting unit includes at least three first pipes communicating with the left surface of the propellant storage unit, At least three first valves respectively mounted on the first pipes and controlling the amount of propellant injected through the pipes, and a second valve connected to the first valves, Wherein the second jetting portion comprises at least three second conduits communicating with a right side surface of the propellant storage portion and at least three second conduits communicating with the right side surface of the propellant storage portion, At least three second valves respectively mounted on the first and second valves for adjusting the amount of the propellant injected through the respective pipes, To go to include at least three second injection pipe configured to discharge the propellant.
또한, 상기 추진제는 공기이며, 상기 공기의 분사량은 상기 분사관들 각각을 통과하는 공기의 단면적을 조절함으로써 조절되며, 상기 단면적(A)은 다음의 수학식에 의해 산출된다. Further, the propellant is air, and the injection amount of the air is adjusted by adjusting a cross-sectional area of air passing through each of the injection tubes, and the cross-sectional area (A) is calculated by the following equation.
여기서 A는 단면적(㎠)을 나타내며, P2는 추진제 저장부 압력(kg/㎠)을 나타내며, P1은 외부 수압(kg/㎠)을 나타내며, T1은 절대온도(t+273)를 나타내며, V는 공기의 분사량(l/min)을 나타내며, r은 공기의 비중량인 1.2kg/㎤ 를 나타내다. Where P1 represents the external water pressure (kg / cm2), T1 represents the absolute temperature (t + 273), V represents the pressure of the propellant (L / min) of the air, and r represents the specific weight of air of 1.2 kg / cm 3.
그리고, 상기 제1배관들은 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제1 배관, 제2 배관, 제3배관을 포함하며, 상기 제1밸브들은 상기 제1배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제1 밸브, 상기 제2 배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제2 밸브, 상기 제3배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제3밸브를 포함하며, 상기 제1분사관들은 상기 제1밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제1 분사관, 상기 제2밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제2 분사관, 상기 제3밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제3분사관을 포함하고, 상기 제2배관들은, 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제4배관, 제5 배관, 제6배관을 포함하며, 상기 제2밸브들은 상기 제4배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제4 밸브, 상기 제5배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제5 밸브, 상기 제6배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제6밸브를 포함하며, 상기 제2분사관들은 상기 제4밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제4분사관, 상기 제5밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제5분사관, 상기 제6밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제6분사관을 포함한다.The first pipes include a first pipe, a second pipe, and a third pipe connected to the propellant storage unit. The first valves are installed in the first pipe to control the injection amount of the propellant, A second valve mounted on the second pipe to adjust an injection amount of the propellant and a third valve mounted on the third pipe to adjust an injection amount of the propellant, A first spraying pipe connected to the first valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle, a second spraying pipe connected to the second valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle, And a third pipeline for spraying the propellant to the outside of the underwater mobile body, wherein the second piping includes a fourth pipe, a fifth pipe, and a sixth pipe connected to the propellant storage part, A fourth valve mounted on the fourth pipe to adjust an injection amount of the propellant, a fifth valve mounted on the fifth pipe to adjust an injection amount of the propellant, a second valve mounted on the sixth pipe, A fourth valve connected to the fourth valve for ejecting the propellant to the outside of the underwater vehicle, and a sixth valve connected to the fourth valve for controlling the propellant And a sixth spray pipe connected to the sixth valve and discharging the propellant to the outside of the underwater vehicle.
또한, 상기 제1 분사관과 상기 제4분사관은 상방향으로 상기 추진제를 분사하고, 상기 제3분사관과 상기 제6분사관은 하방향으로 상기 추진제를 분사하고, 상기 제2분사관은 좌방향으로 상기 추진제를 분사하고, 상기 제5분사관은 우방향으로 상기 추진제를 분사함을 특징으로 하며, 상기 제어부는, 상기 수중 이동체의 요 제어가 필요하다면, 상기 제2밸브 또는 상기 제5밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하여 상기 추진제를 분사하는 양을 제어하고, 상기 수중 이동체의 롤 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제6밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제4밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하여 상기 추진제를 분사하는 양을 제어하고, 상기 수중 이동체의 피치 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제6밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하여 상기 추진제를 분사하는 양을 제어한다. In addition, the first and the fourth injection pipes inject the propellant in an upward direction, the third injection pipe and the sixth injection pipe inject the propellant in a downward direction, and the second injection pipe Characterized in that the control unit injects the propellant in a left direction and the fifth injection pipe injects the propellant in a right direction and the control unit controls the second valve or the fifth valve Controls the amount by which the propellant is injected by transmitting the attitude control signal to the valve, and transmits the attitude control signal to the first valve and the sixth valve when roll control of the underwater vehicle is required, And the fourth valve controls the amount by which the propellant is injected by transmitting the attitude control signal to the fourth valve, and if the pitch control of the moving vehicle is necessary, Controls the amount by which the propellant is injected by transmitting the three control signals or by transmitting the attitude control signal to the third valve and the sixth valve.
그리고, 상기 수중 이동체의 관제 시스템과 통신을 수행하는 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 통신부를 통해 상기 수중 이동체 제어 명령을 수신한다면, 상기 자세 제어 신호를 생성한다. The control unit may further include a communication unit that communicates with the control system of the underwater vehicle, and the control unit generates the posture control signal when the underwater vehicle control command is received through the communication unit.
수중 이동체의 자세 제어 방법은 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서부가 상기 수중 이동체의 자세를 감지하는 단계, 자세 판정부가 상기 센서부를 통해 감지한 신호를 분석하여 상기 수중 이동체의 자세를 판정하고, 상기 판정된 자세에 따라 상기 수중 이동체의 자세 정보를 생성하는 단계, 수압 측정부가 상기 수중 이동체에 작용하는 수압을 측정하는 단계, 압력 측정부가 상기 수중 이동체의 자세 제어를 위한 추진제가 저장된 추진체 저장부의 압력을 측정하는 단계, 제어부가 상기 생성된 자세 정보에 따라 상기 수중 이동체의 자세 제어가 필요하다면, 상기 자세 정보, 상기 측정된 수압, 상기 측정된 추진제의 압력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수중 이동체의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 신호를 생성하는 단계, 추진제 분사부가 상기 생성된 자세 제어 신호에 따라 상기 추진제의 분사 방향 및 분사량을 제어하는 단계를 포함한다. A method for controlling an attitude of an underwater vehicle includes the steps of sensing a posture of the underwater vehicle in a sensor unit including at least one sensor, determining an attitude of the underwater vehicle by analyzing a signal detected by the sensor unit, The pressure measuring unit measures the pressure of the propellant storage part in which the propellant is stored for the attitude control of the underwater vehicle, The control unit controls the attitude of the underwater vehicle using at least one of the attitude information, the measured water pressure, and the pressure of the measured propellant if the attitude control of the underwater vehicle is required according to the generated attitude information Generating a posture control signal for causing the propellant injection unit Depending on the position control signal comprises the step of controlling the injection direction and injection quantity of the propellant.
그리고, 상기 추진제 분사부는 상기 추진제 저장부의 좌우측면에 각각 장착되는 제1 분사부와 제2분사부를 포함하며, 상기 제1분사부는, 상기 추진체 저장부의 좌측면에 연통되는 적어도 3개의 제1 배관들과, 상기 제1 배관들에 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 추진제의 양을 조절하는 적어도 3개의 제1 밸브들과, 상기 제1 밸브들에 각각 연결되어 상기 이동체를 롤, 요, 피치 방향으로 이동하기 위해 상기 추진제를 배출하도록 구성된 적어도 3개의 제1 분사관들을 포함하며, 상기 제2분사부는, 상기 추진제 저장부의 우측면에 연통되는 적어도 3개의 제2 배관들과, 상기 제2 배관들에 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 추진제의 양을 조절하는 적어도 3개의 제2 밸브들과, 상기 제2밸브들에 각각 연결되어 상기 이동체를 롤, 요, 피치 방향으로 이동하기 위해 상기 추진제를 배출하도록 구성된 적어도 3개의 제2 분사관들을 포함한다. The propellant injecting unit includes a first injecting unit and a second injecting unit mounted on the left and right sides of the propellant storage unit, respectively, and the first injecting unit includes at least three first pipes communicating with the left surface of the propellant storage unit, And at least three first valves respectively mounted on the first pipes to adjust the amount of propellant injected through the respective pipes, and at least three first valves connected to the first valves to control the moving body in the roll, yaw and pitch directions Wherein the second injection portion includes at least three second pipelines communicating with a right side surface of the propellant storage portion and at least three second pipelines communicating with the right side surface of the propellant storage portion, At least three second valves each adapted to control the amount of propellant injected through each of the piping, and at least three second valves connected to the second valves to control the moving body in the roll, yaw and pitch directions And at least three second delivery tubes configured to discharge the propellant to move to the second delivery tube.
또한, 상기 추진제는 공기이며, 상기 공기의 분사량은 상기 분사관들 각각을 통과하는 공기의 단면적을 조절함으로써 조절되며, 상기 단면적(A)은 다음의 수학식에 의해 산출됨을 특징으로 하며, Also, the propellant is air, and the injection amount of the air is adjusted by adjusting a cross-sectional area of air passing through each of the spray tubes, and the cross-sectional area A is calculated by the following equation,
여기서 A는 단면적(㎠)을 나타내며, P2는 추진제 저장부 압력(kg/㎠)을 나타내며, P1은 외부 수압(kg/㎠)을 나타내며, T1은 절대온도(t+273)를 나타내며, V는 공기의 분사량(l/min)을 나타내며, r은 공기의 비중량인 1.2kg/㎤ 를 나타낸다. Where P1 represents the external water pressure (kg / cm2), T1 represents the absolute temperature (t + 273), V represents the pressure of the propellant (L / min) of air, and r represents the specific weight of air of 1.2 kg / cm 3.
그리고, 상기 제1배관들은 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제1 배관, 제2 배관, 제3배관을 포함하며, 상기 제1밸브들은 상기 제1배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제1 밸브, 상기 제2 배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제2 밸브, 상기 제3배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제3밸브를 포함하며, 상기 제1분사관들은 상기 제1밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제1 분사관, 상기 제2밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제2 분사관, 상기 제3밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제3분사관을 포함하고, 상기 제2배관들은, 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제4배관, 제5 배관, 제6배관을 포함하며, 상기 제2밸브들은 상기 제4배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제4 밸브, 상기 제5배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제5 밸브, 상기 제6배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제6밸브를 포함하며, 상기 제2분사관들은 상기 제4밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제4분사관, 상기 제5밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제5분사관, 상기 제6밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제6분사관을 포함한다.The first pipes include a first pipe, a second pipe, and a third pipe connected to the propellant storage unit. The first valves are installed in the first pipe to control the injection amount of the propellant, A second valve mounted on the second pipe to adjust an injection amount of the propellant and a third valve mounted on the third pipe to adjust an injection amount of the propellant, A first spraying pipe connected to the first valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle, a second spraying pipe connected to the second valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle, And a third pipeline for spraying the propellant to the outside of the underwater mobile body, wherein the second piping includes a fourth pipe, a fifth pipe, and a sixth pipe connected to the propellant storage part, A fourth valve mounted on the fourth pipe to adjust an injection amount of the propellant, a fifth valve mounted on the fifth pipe to adjust an injection amount of the propellant, a second valve mounted on the sixth pipe, A fourth valve connected to the fourth valve for ejecting the propellant to the outside of the underwater vehicle, and a sixth valve connected to the fourth valve for controlling the propellant And a sixth spray pipe connected to the sixth valve and discharging the propellant to the outside of the underwater vehicle.
또한, 상기 제1 분사관과 상기 제4분사관은 상방향으로 상기 추진제를 분사하고, 상기 제3분사관과 상기 제6분사관은 하방향으로 상기 추진제를 분사하고,In addition, the first and the fourth injection pipes inject the propellant in an upward direction, the third and the sixth injection pipes inject the propellant in a downward direction,
상기 제2분사관은 좌방향으로 상기 추진제를 분사하고, 상기 제5분사관은 우방향으로 상기 추진제를 분사함을 특징으로 하며, 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 수중 이동체의 요 제어가 필요하다면, 상기 제2밸브 또는 상기 제5밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하거나 상기 제2밸브 또는 상기 제5밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계, 상기 수중 이동체의 롤 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제6밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성 하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제4밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위해 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계, 상기 수중 이동체의 피치 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제6밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다. Characterized in that the second injection pipe injects the propellant in the left direction and the fifth injection pipe injects the propellant in the right direction, and the step of generating the attitude control signal includes: Generates the posture control signal for controlling the propellant injection amount of the second valve or the fifth valve or generates the posture control signal for controlling the propellant injection amount of the second valve or the fifth valve Wherein the controller is configured to generate the posture control signal for controlling the propellant injection amount of the first valve and the sixth valve if the roll control of the underwater vehicle is required or to control the propellant injection amount of the third valve and the fourth valve Generating a posture control signal for controlling the pitch of the underwater vehicle, if the pitch control of the underwater vehicle is necessary, Generating the position control signal for controlling the injection quantity, or a step of generating said second valve and said position control signal for controlling an injection amount of a propellant the sixth valve.
그리고, 상기 제어부는, 통신부를 통해 외부로부터 상기 수중 이동체 제어 명령을 수신한다면, 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다. The control unit further includes a step of generating the posture control signal when receiving the underwater vehicle control command from the outside via the communication unit.
상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 일정 속도 이하의 저속으로 이동하거나 정지 상태의 수중 이동체가 추진력 없이도 3차원적 자세 제어를 수행할 수 있어 다양한 목적에 따른 임무 수행을 원활히 수행할 수 있다. According to various embodiments of the present invention described above, the underwater vehicle moving at a low speed less than a constant speed or in a stationary state can perform the three-dimensional attitude control without the driving force, so that the mission performance can be smoothly performed according to various purposes.
도 1은 수중 이동체의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체의 자세 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체의 자세 제어 모듈을 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체의 자세 제어 방법 흐름도이다. 1 is a view for explaining the roll, pitch, and yaw of a moving object in the water.
2 is a view showing an apparatus for controlling an attitude of a moving object in the water according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the attitude control module of the underwater vehicle in more detail according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling a posture of a moving object according to an embodiment of the present invention.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the invention. Thus, those skilled in the art will be able to devise various apparatuses which, although not explicitly described or shown herein, embody the principles of the invention and are included in the concept and scope of the invention. Furthermore, all of the conditional terms and embodiments listed herein are, in principle, only intended for the purpose of enabling understanding of the concepts of the present invention, and are not to be construed as limited to such specifically recited embodiments and conditions do.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is also to be understood that the detailed description, as well as the principles, aspects and embodiments of the invention, as well as specific embodiments thereof, are intended to cover structural and functional equivalents thereof. It is also to be understood that such equivalents include all elements contemplated to perform the same function irrespective of the currently known equivalents as well as the equivalents to be developed in the future, i.e., the structure.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.Thus, for example, it should be understood that the block diagrams herein represent conceptual views of exemplary circuits embodying the principles of the invention. Similarly, all flowcharts, state transition diagrams, pseudo code, and the like are representative of various processes that may be substantially represented on a computer-readable medium and executed by a computer or processor, whether or not the computer or processor is explicitly shown .
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.The functions of the various elements shown in the figures, including the functional blocks depicted in the processor or similar concept, may be provided by use of dedicated hardware as well as hardware capable of executing software in connection with appropriate software. When provided by a processor, the functions may be provided by a single dedicated processor, a single shared processor, or a plurality of individual processors, some of which may be shared.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.Also, the explicit use of terms such as processor, control, or similar concepts should not be interpreted exclusively as hardware capable of running software, and may be used without limitation as a digital signal processor (DSP) (ROM), random access memory (RAM), and non-volatile memory. Other hardware may also be included.
본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.In the claims hereof, the elements represented as means for performing the functions described in the detailed description include all types of software including, for example, a combination of circuit elements performing the function or firmware / microcode etc. , And is coupled with appropriate circuitry to execute the software to perform the function. It is to be understood that the invention defined by the appended claims is not to be construed as encompassing any means capable of providing such functionality, as the functions provided by the various listed means are combined and combined with the manner in which the claims require .
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: There will be. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 수중 이동체(100)의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw)를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining the roll, pitch, and yaw of the
롤(Roll)은 수중 이동체(100)가 원주의 중심축을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 것을 의미한다. 즉, 롤은 수중 이동체(100)의 좌우 기울기를 나타낸다. 피치(Pitch)는 수중 이동체(100) 선수의 상하 운동으로 상승 또는 하강 하는 것을 의미하며, 요(Yaw)는 수중 이동체(100)의 선수가 좌우 운동하여 좌측 방향 또는 우측 방향으로 방향 전환하는 것을 의미한다. The roll means that the
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체의 자세 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체의 자세 제어 모듈을 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing an apparatus for controlling an attitude of an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention. 3 is a block diagram showing the attitude control module of the underwater vehicle in more detail according to an embodiment of the present invention.
도 2에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체(100)의 추진제 저장부(290)는 수중 이동체의 후단에 위치하며, 추진제 저장부(290)의 좌측과 우측에는 각각 추진제 저장부(290)와 연통되는 복수 개의 배관들(200, 201, 202, 213, 214, 215)과, 상기 복수 개의 배관들(200, 201, 202, 213, 214, 215)에 각각 장착되어 각 배관들(200, 201, 202, 213, 214, 215)을 통해 분사되는 추진제의 양을 조절하는 복수 개의 밸브들(203, 204, 205, 216, 217, 218)과, 상기 복수 개의 밸브들(203, 204, 205, 216, 217, 218)에 각각 연결되어 상기 수중 이동체(100)를 롤, 요, 피치 방향으로 이동하기 위해 상기 추진제를 배출하도록 구성된 복수 개의 분사관들(206, 207, 208, 219, 220, 221)을 포함하는 추진제 분사부(295)가 위치한다.2, the
여기서, 설명의 편의를 위해 추진제 분사부(295)에 포함되는 복수 개의 배관들, 밸브들, 분사관들 중 추진제 저장부(290)의 좌측면에 연통되는 제1 배관들(200, 201, 202)과, 상기 제1 배관들에 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 추진제의 양을 조절하는 3개의 제1 밸브들(203, 204, 205)과, 상기 제1 밸브(203, 204, 205)들에 각각 연결되어 상기 수중 이동체(100)를 롤, 요, 피치 방향으로 이동하기 위해 상기 추진제를 외부로 배출하도록 구성된 3개의 제1 분사관들(206, 207, 208)을 제1 분사부라 칭한다.For convenience of explanation, the
그리고, 상기 추진제 저장부(290)의 우측면에 연통되는 3개의 제2 배관들(213, 214, 215)과, 상기 제2 배관들(213, 214, 215)에 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 추진제의 양을 조절하는 3개의 제2 밸브들(216, 217, 218)과, 상기 제2밸브들(216, 217, 218)에 각각 연결되어 상기 수중 이동체를 롤, 요, 피치 방향으로 이동하기 위해 상기 추진제를 외부로 배출하도록 구성된 3개의 제2 분사관들(219, 220, 221)을 제2분사부라고 칭한다. The three
도 2에서 참조번호 209, 210, 211, 222, 223, 224는 각각 분사관들을 통해 추진제가 분출되는 방향을 나타내며, 참조번호 209는 수중 이동체(100)의 후면 좌측에서 상방향으로 추진제가 분출되는 것을 나타내며, 참조번호 210은 수중 이동체(100)의 후면 좌측에서 좌측으로 추진제가 분출되는 것을 나타내며, 참조번호 211은 수중 이동체(100)의 후면 좌측에서 하방향으로 추진제가 분출되는 것을 나타낸다. 마찬가지로, 참조번호 222는 수중 이동체(100)의 후면 우측에서 상방향으로 추진제가 분출되는 것을 나타내며, 참조번호 223은 수중 이동체(100)의 후면 우측에서 우측으로 추진제가 분출되는 것을 나타내며, 참조번호 224은 수중 이동체(100)의 후면 우측에서 하방향으로 추진제가 분출되는 것을 나타낸다. 도 2에 도시된 각 분사관을 통해 추진제가 분출되면서 수중 이동체(100)에 추진력을 제공할 수 있다. 2,
이렇듯, 본 발명의 일 실시 예에서는 각 분사관들을 통해 수중 이동체(100)의 후면에서 상, 하, 좌, 우로 추진제를 분출하여 수중 이동체(100)의 롤, 피치, 제어를 수행할 수 있으며, 자세 제어 모듈(250)은 현재 수중 이동체(100)에 대해 판단된 자세 정보에 따라 상기 제1 밸브들(203, 204, 205) 및/또는 상기 제2밸브들(216, 217, 218)로 자세 제어 신호들(212, 225)을 전송하여 추진제의 분사량을 조절하기 위한 각 밸브의 개폐 정도를 조절한다. Thus, in one embodiment of the present invention, the roll, pitch, and control of the
즉, 상기 제1 밸브들(203, 204, 205) 및/또는 상기 제2밸브들(216, 217, 218)은 상기 자세 제어 모듈(250)로부터 자세 제어 신호를 수신하면, 상기 자세 제어 신호에 따라 각각 독립적으로 밸브를 개폐하여 추진제의 분사량을 조절한다. That is, when the
이때 상기 복수 개의 분사관들(206, 207, 208, 219, 220, 221)의 추진제 분사 방향에 따라 수중 이동체(100)의 자세 제어를 위해 추진제 분사방향에 따라 자세 제어 모듈(250)이 자세 제어 정보(212, 225)를 전달하는 밸브들은 다음의 <표 1>과 같다. At this time, in order to control the posture of the moving
제3밸브(205), 제6밸브(218)The first valve (203), the fourth valve (217) or
The
제3밸브(205), 제4밸브(216)The first valve (203), the sixth valve (218) or
The
상기 자세 제어 신호는 상기 <표 1>에 따른 상기 수중 이동체(100)의 롤, 요, 피치 제어 필요 여부에 따라 추진제를 분출할 밸브 선택 정보와, 아래 <수학식 1>에 따라 계산된 공기의 단면적 A에 따라 분사관으로 분출될 추진제의 분사량을 조절하기 위한 밸브 개폐 정도 정보를 포함한다. The posture control signal includes valve selection information for ejecting the propellant according to the roll, yaw and pitch control of the
도 3에서, 센서부(265)는 적어도 하나의 센서를 구비하여 상기 수중 이동체(100)의 자세를 감지하고, 감지된 센싱 신호를 자세 판정부(270)로 전달한다. 자세 판정부(270)는 상기 센서부(265)가 감지한 센싱 신호를 분석하여 상기 수중 이동체(100)의 자세를 판정하고, 상기 판정된 자세에 따라 상기 수중 이동체의 자세 정보를 생성하여 제어부(280)로 전달한다. 3, the sensor unit 265 includes at least one sensor to sense the posture of the
수압 측정부(255)는 상기 수중 이동체(100)에 작용하는 수압을 측정하여 제어부(280)로 전달하고, 압력 측정부(260)는 상기 수중 이동체(100)의 자세 제어를 위한 추진제가 저장된 추진체 저장부(290)에 저장된 추진제의 압력을 측정하여 제어부(280)로 전달한다. 본 발명에서 상기 추진제는 공기이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The water
통신부(275)는 상기 센서부(265)에서 센싱된 정보를 외부의 관제 센터로 송신하거나, 상기 관제 센터로부터 상기 수중 이동체(100)의 자세 제어 신호가 수신되면, 이를 제어부(280)로 전달한다.The
제어부(280)는 상기 생성된 자세 정보에 따라 상기 수중 이동체(100)의 자세 제어가 필요하다면, 상기 자세 정보, 상기 측정된 수압, 상기 측정된 추진제의 압력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수중 이동체(100)의 자세를 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하여 추진제 분사부(295)로 전달한다. The
이때 상기 자세 제어 신호는 상기 <표 1>에 따른 상기 수중 이동체(100)의 롤, 요, 피치 제어 필요 여부에 따라 추진제를 분출할 밸브 선택 정보와, 아래 <수학식 1>에 따라 계산된 공기의 단면적 A에 따라 분사관으로 분출될 추진제의 분사량을 조절하기 위한 밸브 개폐 정도 정보를 포함한다. At this time, the attitude control signal may include valve selection information for ejecting the propellant according to whether roll, yaw, pitch control of the
상기 <수학식 1>에서 A는 단면적(㎠)을 나타내며, P2는 추진제 저장부 압력(kg/㎠)을 나타내며, P1은 외부 수압(kg/㎠)을 나타내며, T1은 절대온도(t+273)를 나타내며, V는 공기의 분사량(l/min)을 나타내며, r은 공기의 비중량인 1.2kg/㎤ 를 나타낸다. P1 represents the external water pressure (kg / cm2), and T1 represents the absolute temperature (t + 273 (kg / cm2)). ), V represents the injection amount (l / min) of air, and r represents the specific weight of air of 1.2 kg / cm 3.
또한, 제어부(280)는 수압 측정부(255)에서 측정된 수압과 압력 측정부(260)에서 측정된 추진제 압력을 고려하여 자세 제어 신호를 생성한다. 예컨대, 상기 수압 측정부(255)의 측정 결과, 상기 수중 이동체(100)에 작용하는 수압이 크다면, 제어부(280)는 수압이 적을 때 보다 추진제의 분사량을 크게 조절하되, 추진제 저장부(290)의 압력에 따라 파악된 추진제의 양을 고려하여 상기 자세 제어 신호를 생성할 수 있다. The
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동체의 자세 제어 방법 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of controlling a posture of a moving object according to an embodiment of the present invention.
405단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 센서부(265)는 적어도 하나의 센서를 통해 상기 수중 이동체(100)의 자세를 감지하고, 410단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 자세 판정부(270)가 상기 센서부(265)를 통해 감지한 신호를 분석하여 상기 수중 이동체(100)의 자세를 판정하고, 상기 판정된 자세에 따라 상기 수중 이동체의 자세 정보를 생성한다.In step 405, the sensor unit 265 of the underwater vehicle posture control device senses the posture of the
상기 415단계에서 상기 수중 이동체(100)의 자세 제어가 필요 없다면, 수중 이동체 자세 제어 장치는 405단계에서 수중 이동체의 자세 감지를 계속 수행한다. If it is not necessary to control the attitude of the
반면, 415단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 제어부(280)는 상기 생성된 수중 이동체의 자세 정보에 따라 상기 수중 이동체의 자세 제어가 필요하다면, 420단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 수압 측정부(255)가 상기 수중 이동체(100)에 작용하는 수압을 측정하고, 425단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 압력 측정부(260)가 상기 수중 이동체의 자세 제어를 위한 추진제가 저장된 추진체 저장부(290)의 압력을 측정한다. On the other hand, if it is necessary to control the attitude of the underwater vehicle according to the generated attitude information of the underwater vehicle, the
그리고, 430단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 제어부(280)는 상기 자세 정보, 상기 측정된 수압, 상기 측정된 추진제의 압력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수중 이동체의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 신호를 생성하고, 추진제 분사부(295)로 상기 자세 제어 신호를 전달한다. In operation 430, the
435단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 추진제 분사부(295)는 상기 자세 제어 신호에 따라 추진제를 분사하여 상기 수중 이동체의 자세 제어를 수행한다. In step 435, the propellant jetting unit 295 of the underwater vehicle posture control apparatus injects propellant in accordance with the attitude control signal to perform attitude control of the underwater vehicle.
이때 상기 자세 제어 신호는 상기 <표 1>에 따른 상기 수중 이동체(100)의 롤, 요, 피치 제어 필요 여부에 따라 추진제를 분출할 밸브 선택 정보와, <수학식 1>에 따라 계산된 공기의 단면적 A에 따라 분사관으로 분출될 추진제의 분사량을 조절하기 위한 밸브 개폐 정도 정보를 포함한다.At this time, the attitude control signal includes valve selection information for ejecting the propellant according to the roll, yaw and pitch control necessity of the
440단계에서 수중 이동체 자세 제어 장치의 제어부(280)는 상기 자세 판정부(270)가 판정하는 자세 정보에 따라 자세 제어가 완료될 때까지 상기 420단계에서 상기 435단계를 반복하여 수행한다.In step 440, the
여기서 상기 415단계의 자세 제어가 필요한지 판단하는 단계는, 외부로부터 수신되는 자세 제어 명령에 따라 수행될 수도 있다. The step of determining whether the posture control in step 415 is necessary may be performed according to an attitude control command received from the outside.
또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 제어 방법은 프로그램으로 구현되어 다양한 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.In addition, the control method according to various embodiments of the present invention described above can be implemented as a program and stored in various non-transitory computer readable media. A non-transitory readable medium is a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, memory, etc., but semi-permanently stores data and is readable by the apparatus. In particular, the various applications or programs described above may be stored on non-volatile readable media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM,
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
100 : 수중 이동체
200, 201, 202, 213, 214, 215 : 배관
203, 204, 205, 216, 217, 218 : 밸브
206, 207, 208, 219, 220, 221 : 분사관
209, 210, 211, 222, 223, 224 : 각 분사관들을 통해 추진제가 분출되는 방향
250 : 자세 제어 모듈 255 : 수압 측정부
260 : 압력 측정부 265 : 센서부
270 : 자세 판정부 275 : 통신부
280 : 제어부 290 : 추진제 저장부
295 : 추진제 분사부 100: underwater vehicle
200, 201, 202, 213, 214, 215: piping
203, 204, 205, 216, 217, 218: valve
206, 207, 208, 219, 220, 221:
209, 210, 211, 222, 223, and 224: directions in which the propellant is ejected through the respective injection pipes
250: attitude control module 255: hydraulic pressure measuring unit
260: pressure measuring unit 265:
270: attitude determination section 275: communication section
280: control unit 290: propellant storage unit
295: Propellant dispenser
Claims (12)
적어도 하나의 센서를 구비하여 상기 수중 이동체의 자세를 감지하는 센서부;
상기 수중 이동체에 작용하는 수압을 측정하는 수압 측정부;
내부 중심 축으로서 위치하여, 추진제를 저장하는 추진제 저장부;
상기 추진제 저장부에 저장된 추진제의 압력을 측정하는 압력 측정부;
상기 센서부로부터 감지된 수중 이동체의 자세를 판정하고, 상기 판정된 자세에 따라 자세 정보를 생성하는 자세 판정부;
상기 수중 이동체의 후단에 위치하고, 상기 추진제 저장부와 인접하여 형성되어, 상기 추진제를 분사하는 복수개의 분사관들을 이용하여 서로 다른 방향으로 상기 추진제를 분사하여 상기 수중 이동체의 주행방향을 제어하는 추진제 분사부; 및
상기 수중 이동체의 자세 정보, 상기 측정된 수압 및 상기 측정된 추진제의 압력을 고려하여 상기 추진제의 분사 방향과 분사량을 결정하고 상기 수중 이동체의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 신호를 생성하며, 상기 생성된 자세 제어 신호에 따라 상기 추진제 분사부를 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 추진제 분사부는, 상기 추진제 저장부의 좌측면에 장착되는 제1 분사부와 상기 추진제 저장부의 우측면에 장착되는 제2 분사부를 포함하고, 상기 제1 분사부 및 제2 분사부를 이용하여 상기 수중 이동체를 롤, 요, 피치 방향으로 제어하며, 상기 제1 분사부 및 상기 제2 분사부는 상기 추진제 저장부의 일측면에 연통되는 적어도 3개의 배관들과 상기 배관들에 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 상기 추진제의 양을 조절하는 적어도 3개의 밸브들과, 상기 적어도 3개의 밸브들 각각에 연결되어 상기 추진제를 배출하도록 형성된 적어도 3개의 분사관들을 더욱 포함하고,
상기 제1 분사부 및 상기 제2 분사부의 적어도 3개의 밸브들 및 분사관들 각각은 소정의 각도 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 분사관들 중 적어도 하나는 일부가 구부러진 형태로 형성되어 상기 추진제 분사 방향들이 서로 다른 방향으로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 장치.1. A posture control device for an underwater vehicle,
A sensor unit having at least one sensor for sensing a posture of the underwater vehicle;
A hydraulic pressure measuring unit for measuring a hydraulic pressure acting on the underwater vehicle;
A propellant storage portion located as an inner central axis, for storing the propellant;
A pressure measuring unit for measuring a pressure of the propellant stored in the propellant storage unit;
An attitude determination section that determines the attitude of the moving object in the underwater sensed by the sensor section and generates attitude information according to the determined attitude;
A propellant portion disposed at a rear end of the underwater mobile body and adjacent to the propellant storage portion for spraying the propellant in different directions using a plurality of injection tubes for spraying the propellant to control the running direction of the underwater mobile body, Quasi; And
Determines an injection direction and an injection amount of the propellant in consideration of the attitude information of the underwater vehicle, the measured water pressure and the measured pressure of the propellant, generates an attitude control signal for controlling the attitude of the underwater vehicle, And a control unit for controlling the propellant injection unit according to an attitude control signal,
Wherein the propellant jetting section includes a first jetting section mounted on a left side surface of the propellant storage section and a second jetting section mounted on a right side surface of the propellant storage section and the first jetting section and the second jetting section, Wherein the first injection part and the second injection part are connected to at least three pipes communicating with one side of the propellant storage part, and at least three pipes connected to the pipes, At least three valves for adjusting the amount of propellant and at least three injection tubes connected to each of the at least three valves and configured to discharge the propellant,
At least three valves and a plurality of spraying tubes of the first spraying part and the second spraying part are spaced apart at predetermined angular intervals and at least one of the spraying tubes is formed in a bent shape, Wherein the direction of movement of the moving object is directed in different directions.
상기 추진제는 공기이며,
상기 공기의 분사량은 상기 분사관들 각각을 통과하는 공기의 단면적에 따라 조절되며, 상기 단면적(A)은 다음의 수학식에 의해 산출됨을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 장치.
여기서 A는 단면적(㎠)을 나타내며, P2는 추진제 저장부 압력(kg/㎠)을 나타내며, P1은 외부 수압(kg/㎠)을 나타내며, T1은 절대온도(t+273)를 나타내며, V는 공기의 분사량(l/min)을 나타내며, r은 공기의 비중량인 1.2kg/㎤ 를 나타냄.The method according to claim 1,
The propellant is air,
Wherein the injection amount of the air is adjusted according to a cross-sectional area of air passing through each of the injection pipes, and the cross-sectional area (A) is calculated by the following equation.
Where P1 represents the external water pressure (kg / cm2), T1 represents the absolute temperature (t + 273), V represents the pressure of the propellant (L / min), and r represents the specific weight of air (1.2 kg / cm 3).
상기 제1 분사부의 적어도 3개의 배관들은 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제1 배관, 제2 배관, 제3배관을 포함하며,
상기 제1 분사부의 적어도 3개의 밸브들은 상기 제1배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제1 밸브, 상기 제2 배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제2 밸브, 상기 제3배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제3밸브를 포함하며,
상기 제1 분사부의 적어도 3개의 분사관들은 상기 제1밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제1 분사관, 상기 제2밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제2 분사관, 상기 제3밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제3분사관을 포함하고,
상기 제2 분사부의 적어도 3개의 배관들은, 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제4배관, 제5 배관, 제6배관을 포함하며,
상기 제2 분사부의 적어도 3개의 밸브들은 상기 제4배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제4 밸브, 상기 제5배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제5 밸브, 상기 제6배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제6밸브를 포함하며,
상기 제2 분사부의 적어도 3개의 분사관들은 상기 제4밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제4분사관, 상기 제5밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제5분사관, 상기 제6밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제6분사관을 포함함을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein at least three pipes of the first injection portion include a first pipe, a second pipe, and a third pipe which are installed to communicate with the propellant storage portion,
At least three valves of the first injection part are mounted on the first pipe to control the injection amount of the propellant, a second valve mounted on the second pipe to adjust the injection amount of the propellant, And a third valve for controlling the injection amount of the propellant,
Wherein at least three injection pipes of the first injection part are connected to the first valve to discharge the propellant to the outside of the underwater vehicle, and a second injection pipe connected to the second valve to discharge the propellant to the outside of the underwater vehicle And a third spraying pipe connected to the third valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle,
Wherein at least three pipes of the second injection portion include a fourth pipe, a fifth pipe, and a sixth pipe which are installed in communication with the propellant storage portion,
At least three valves of the second injection part are mounted on the fourth pipe to control the injection amount of the propellant, a fifth valve mounted on the fifth pipe to adjust the injection amount of the propellant, And a sixth valve mounted on the second valve to adjust the injection amount of the propellant,
At least three injection pipes of the second injection part are connected to the fourth valve to discharge the propellant to the outside of the underwater vehicle, a fourth injection pipe connected to the fifth valve, And a sixth spray pipe connected to the sixth valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle.
상기 제1 분사관과 상기 제4분사관은 상방향으로 상기 추진제를 분사하고,
상기 제3분사관과 상기 제6분사관은 하방향으로 상기 추진제를 분사하고,
상기 제2분사관은 좌방향으로 상기 추진제를 분사하고, 상기 제5분사관은 우방향으로 상기 추진제를 분사함을 특징으로 하며,
상기 제어부는, 상기 수중 이동체의 요 제어가 필요하다면, 상기 제2밸브 또는 상기 제5밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하여 상기 추진제를 분사하는 양을 제어하고,
상기 수중 이동체의 롤 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제6밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제4밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하여 상기 추진제를 분사하는 양을 제어하고,
상기 수중 이동체의 피치 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제6밸브로 상기 자세 제어 신호를 전달하여 상기 추진제를 분사하는 양을 제어함을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the first and the fourth injection pipes inject the propellant in an upward direction,
Wherein the third spraying tube and the sixth spraying tube spray the propellant in a downward direction,
Wherein the second injection pipe injects the propellant in a left direction and the fifth injection pipe injects the propellant in a right direction,
Wherein the control unit controls the amount of the propellant to be injected by transmitting the attitude control signal to the second valve or the fifth valve when yaw control of the moving vehicle is required,
If the roll control of the underwater vehicle is required, the posture control signal may be transmitted to the first valve and the sixth valve, or the posture control signal may be transmitted to the third valve and the fourth valve to spray the propellant Control the amount,
If it is necessary to control the pitch of the underwater vehicle, it is necessary to transmit the posture control signal to the first valve and the fourth valve, or to transmit the posture control signal to the third valve and the sixth valve, Wherein the control unit controls the amount of movement of the moving object.
상기 수중 이동체의 관제 시스템과 통신을 수행하는 통신부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 통신부를 통해 상기 수중 이동체 제어 명령을 수신한다면, 상기 자세 제어 신호를 생성함을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a communication unit for performing communication with the control system of the underwater vehicle,
Wherein the control unit generates the posture control signal when receiving the underwater vehicle control command through the communication unit.
적어도 하나의 센서를 포함하는 센서부가 상기 수중 이동체의 자세를 감지하는 단계;
수압 측정부가 상기 수중 이동체에 작용하는 수압을 측정하는 단계;
압력 측정부가 상기 추진제 저장부에 저장된 추진제 압력을 측정하는 단계;
자세 판정부가 상기 감지된 수중 이동체의 자세를 판정하여, 상기 판정된 자세에 따라 자세 정보를 생성하는 단계;
상기 수중 이동체의 후단에 위치하여 상기 추진제 저장부와 인접하여 형성된 추진제 분사부가 상기 추진제를 분사하는 복수개의 분사관을 이용하여 서로 다른 방향으로 추진제를 분사함에 따라 상기 수중 이동체의 주행방향을 제어하는 단계;
제어부가 상기 수중 이동체의 자세 정보, 상기 측정된 수압 및 상기 측정된 추진제의 압력을 고려하여, 상기 추진제의 분사 방향과 분사량을 결정하고 상기 수중 이동체의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 신호를 생성하며, 상기 생성된 자세 제어 신호에 따라 상기 추진제 분사부를 제어하는 단계;를 포함하되,
상기 추진제 분사부는, 상기 추진제 저장부의 좌측면에 장착되는 제1 분사부와 상기 추진제 저장부의 우측면에 장착되는 제2 분사부를 포함하고, 상기 제1 분사부 및 제2 분사부를 이용하여 상기 수중 이동체를 롤, 요, 피치 방향으로 제어하며, 상기 제1 분사부 및 상기 제2 분사부는 상기 추진제 저장부의 일측면에 연통되는 적어도 3개의 배관들과 상기 배관들 각각 장착되어 각 배관들을 통해 분사되는 상기 추진제의 양을 조절하는 적어도 3개의 밸브들과, 상기 적어도 3개의 밸브들 각각에 연결되어 상기 추진제를 배출하도록 형성된 적어도 3개의 분사관들을 더욱 포함하고,
상기 제1 분사부 및 상기 제2 분사부의 적어도 3개의 밸브들 및 분사관들 각각은 소정의 각도 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 분사관들 중 적어도 하나는 일부가 구부러진 형태로 형성되어 상기 추진제 분사 방향들이 서로 다른 방향으로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 방법.A method of controlling a posture of a moving object using a propellant storage unit for storing a propellant,
Sensing a position of the underwater vehicle in a sensor unit including at least one sensor;
Measuring a water pressure acting on the underwater vehicle by the water pressure measuring unit;
Measuring a propellant pressure stored in the propellant storage unit by a pressure measuring unit;
The attitude determining unit determining the attitude of the detected underwater vehicle and generating attitude information according to the determined attitude;
A step of controlling the traveling direction of the underwater vehicle by spraying the propellant in different directions using a plurality of spray tubes for spraying the propellant, the propellant injecting unit positioned at the rear end of the underwater vehicle and adjacent to the propellant storage unit, ;
The control unit determines an injection direction and an injection amount of the propellant in consideration of the attitude information of the underwater vehicle, the measured water pressure, and the pressure of the measured propellant, generates an attitude control signal for controlling the attitude of the underwater vehicle, And controlling the propellant injector according to the generated posture control signal,
Wherein the propellant jetting section includes a first jetting section mounted on a left side surface of the propellant storage section and a second jetting section mounted on a right side surface of the propellant storage section and the first jetting section and the second jetting section, Wherein the first jetting portion and the second jetting portion control at least three pipes communicating with one side surface of the propellant storage portion and the propellant injected through the respective pipes, And at least three injection tubes connected to each of the at least three valves and configured to discharge the propellant,
At least three valves and a plurality of spraying tubes of the first spraying part and the second spraying part are spaced apart at predetermined angular intervals and at least one of the spraying tubes is formed in a bent shape, And the directions of the first direction and the second direction are different from each other.
상기 추진제는 공기이며,
상기 공기의 분사량은 상기 분사관들 각각을 통과하는 공기의 단면적에 따라조절되며, 상기 단면적(A)은 다음의 수학식에 의해 산출됨을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 방법.
여기서 A는 단면적(㎠)을 나타내며, P2는 추진제 저장부 압력(kg/㎠)을 나타내며, P1은 외부 수압(kg/㎠)을 나타내며, T1은 절대온도(t+273)를 나타내며, V는 공기의 분사량(l/min)을 나타내며, r은 공기의 비중량인 1.2kg/㎤ 를 나타냄.8. The method of claim 7,
The propellant is air,
Wherein the injection amount of the air is adjusted according to a cross-sectional area of the air passing through each of the injection pipes, and the cross-sectional area (A) is calculated by the following equation.
Where P1 represents the external water pressure (kg / cm2), T1 represents the absolute temperature (t + 273), V represents the pressure of the propellant (L / min), and r represents the specific weight of air (1.2 kg / cm 3).
상기 제1 분사부의 적어도 3개의 배관들은 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제1 배관, 제2 배관, 제3배관을 포함하며,
상기 제1 분사부의 적어도 3개의 밸브들은 상기 제1배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제1 밸브, 상기 제2 배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제2 밸브, 상기 제3배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제3밸브를 포함하며,
상기 제1 분사부의 적어도 3개의 분사관들은 상기 제1밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제1 분사관, 상기 제2밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제2 분사관, 상기 제3밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제3분사관을 포함하고,
상기 제2 분사부의 적어도 3개의 배관들은, 상기 추진제 저장부에 연통되게 설치된 제4배관, 제5 배관, 제6배관을 포함하며,
상기 제2 분사부의 적어도 3개의 밸브들은 상기 제4배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제4 밸브, 상기 제5배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제5 밸브, 상기 제6배관에 장착되어 상기 추진제의 분사량을 조절하는 제6밸브를 포함하며,
상기 제2 분사부의 적어도 3개의 분사관들은 상기 제4밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제4분사관, 상기 제5밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제5분사관, 상기 제6밸브에 연결되어 상기 추진제를 상기 수중 이동체의 외부로 분출하는 제6분사관을 포함함을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 방법.8. The method of claim 7,
Wherein at least three pipes of the first injection portion include a first pipe, a second pipe, and a third pipe which are installed to communicate with the propellant storage portion,
At least three valves of the first injection part are mounted on the first pipe to control the injection amount of the propellant, a second valve mounted on the second pipe to adjust the injection amount of the propellant, And a third valve for controlling the injection amount of the propellant,
Wherein at least three injection pipes of the first injection part are connected to the first valve to discharge the propellant to the outside of the underwater vehicle, and a second injection pipe connected to the second valve to discharge the propellant to the outside of the underwater vehicle And a third spraying pipe connected to the third valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle,
Wherein at least three pipes of the second injection portion include a fourth pipe, a fifth pipe, and a sixth pipe which are installed in communication with the propellant storage portion,
At least three valves of the second injection part are mounted on the fourth pipe to control the injection amount of the propellant, a fifth valve mounted on the fifth pipe to adjust the injection amount of the propellant, And a sixth valve mounted on the second valve to adjust the injection amount of the propellant,
At least three injection pipes of the second injection part are connected to the fourth valve to discharge the propellant to the outside of the underwater vehicle, a fourth injection pipe connected to the fifth valve, And a sixth spray pipe connected to the sixth valve for spraying the propellant to the outside of the underwater vehicle.
상기 제1 분사관과 상기 제4분사관은 상방향으로 상기 추진제를 분사하고,
상기 제3분사관과 상기 제6분사관은 하방향으로 상기 추진제를 분사하고,
상기 제2분사관은 좌방향으로 상기 추진제를 분사하고, 상기 제5분사관은 우방향으로 상기 추진제를 분사함을 특징으로 하며,
상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 수중 이동체의 요 제어가 필요하다면, 상기 제2밸브 또는 상기 제5밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하거나 상기 제2밸브 또는 상기 제5밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 수중 이동체의 롤 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제6밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성 하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제4밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위해 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계; 및
상기 수중 이동체의 피치 제어가 필요하다면, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하거나, 상기 제3밸브 및 상기 제6밸브의 추진제 분사량을 제어하기 위한 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 방법. 11. The method of claim 10,
Wherein the first and the fourth injection pipes inject the propellant in an upward direction,
Wherein the third spraying tube and the sixth spraying tube spray the propellant in a downward direction,
Wherein the second injection pipe injects the propellant in a left direction and the fifth injection pipe injects the propellant in a right direction,
The step of generating the posture control signal includes:
A control unit for generating the posture control signal for controlling the propellant injection amount of the second valve or the fifth valve or controlling the propellant injection amount of the second valve or the fifth valve, Generating an attitude control signal;
To generate the posture control signal for controlling the amount of propellant injected by the first valve and the sixth valve or to control the propellant injection amount of the third valve and the fourth valve when roll control of the underwater vehicle is required Generating the posture control signal; And
And a controller for generating the posture control signal for controlling the propellant injection amount of the first valve and the fourth valve if the pitch control of the underwater vehicle is required or for controlling the propellant injection amount of the third valve and the sixth valve And generating the posture control signal based on the posture control signal.
상기 제어부는, 통신부를 통해 외부로부터 상기 수중 이동체 제어 명령을 수신한다면, 상기 자세 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 수중 이동체의 자세 제어 방법.8. The method of claim 7,
Further comprising generating the posture control signal when the control unit receives the underwater vehicle control command from the outside via the communication unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160128542A KR101777382B1 (en) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | Controlling method and apparatus of underwater vehicle's posture |
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|---|---|---|---|
| KR1020160128542A KR101777382B1 (en) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | Controlling method and apparatus of underwater vehicle's posture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101777382B1 true KR101777382B1 (en) | 2017-09-11 |
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ID=59926065
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| KR1020160128542A KR101777382B1 (en) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | Controlling method and apparatus of underwater vehicle's posture |
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|---|---|
| KR (1) | KR101777382B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5235930A (en) | 1992-05-08 | 1993-08-17 | Rockwell International Corporation | Self propelled underwater device with steerable fin stabilizer |
| US7124698B1 (en) | 2004-02-20 | 2006-10-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Auxiliary facilities for the maneuvering of submerged water jet propelled sea craft |
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2016
- 2016-10-05 KR KR1020160128542A patent/KR101777382B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5235930A (en) | 1992-05-08 | 1993-08-17 | Rockwell International Corporation | Self propelled underwater device with steerable fin stabilizer |
| US7124698B1 (en) | 2004-02-20 | 2006-10-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Auxiliary facilities for the maneuvering of submerged water jet propelled sea craft |
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